Основная образовательная программа (стр. 13 )

ПК-7: способностью собирать, обрабатывать и интерпретировать данные современных научных исследований, необходимые для формирования выводов по соответствующим научным, профессиональным, социальным и этическим проблемам

ПК-9: способностью решать задачи производственной и технологической деятельности на профессиональном уровне, включая разработку алгоритмических и программных решений в области системного и прикладного программирования

ПК-11: способностью приобретать и использовать организационно-управленческие навыки в профессиональной и социальной деятельности.

В результате освоения студенты должны знать:

основные этапы и принципы операционного исследования; методы и приемы моделирования операций в нормальной форме; основные методы и приемы при решении матричных игр и игр с природой ; существующее стандартное математическое обеспечение;

Студенты должны уметь:

применять основные методы и приемы решения игр;

использовать имеющееся стандартное математическое обеспечение;

Студенты должны владеть:

· Методами решения оптимизационных задач;

· Методами решения статистических задач.

7. Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единиц (144 часов).

8. Формы контроля: - экзамен (7 семестр).

9. Составитель: Кудаева Фатимат Хусейновна

14. «История прикладной математики и информатики»

Место дисциплины в структуре основной образовательной программы.

Учебная дисциплина, входит в состав вариативной части математического и естественнонаучного цикла по направлению подготовки 010400.62 «Прикладная математика и информатика».

Предъявляет требования к «входным» знаниям, умениям и опыту деятельности обучающегося в пределах изучаемых на 1-4 курсах компьютерных дисциплин базовой и вариативной частей профессионального, математического и естественнонауч­ного циклов.

2. Место дисциплины в модульной структуре ООП.

Дисциплина является самостоятельным модулем.

3. Цель изучения дисциплины.

Целью изучения дисциплины является формирование у студентов представления об основных фактах, событиях и идеях в ходе зарождения и развития вычислительной техники и программирования; раскрытие значения и роли информатики в истории развития цивилизации; раскрытие междисциплинарных связей информатики и ее взаимоотношения с реальным миром; ознакомление студентов с основными понятиями методологии информатики; раскрытие роли информатики как фундаментальной науки.

4. Структура дисциплины.

Дисциплина состоит из 13 разделов. Раздел 1. Основные методологические проблемы информатики. Раздел 2. Исследования по истории информатики. Противоречия в развитии информатики. Раздел 3. Домеханический и механический периоды развития вычислительной техники. Раздел 4. Электромеханический период развития вычислительной техники. Раздел 5. Электронный период развития вычислительной техники. История создания ЭВМ первого поколения. Раздел 6. История создания ЭВМ второго поколения. Раздел 7. История создания ЭВМ третьего поколения. Раздел 8. История создания суперкомпьютеров. Раздел 9. История создания персональных компьютеров. Раздел 10. История развития языков программирования. Раздел 11. История развития системного программного обеспечения. Раздел 12. История развития прикладного программного обеспечения. Раздел 13. История развития искусственного интеллекта.

5. Основные образовательные технологии.

В учебном процессе используются следующие образовательные технологии: по организационным формам: лекции (виды: проблемная лекция, лекция-визуализация, лекция с заранее запланированными ошибками, лекция-беседа, лекция-дискуссия, лекция с разбором конкретных ситуаций, лекции с использованием проектора), индивидуальные задания, контрольные работы; по преобладающим методам и приемам обучения: объяснительно-иллюстративные (объяснение, показ-демонстрация учебного материала и др.) и проблемные, поисковые активные (анализ учебной и научной литературы и др.) и интерактивные, в том числе и групповые; информационные, компьютерные, мультимедийные.

6. Требования к результатам освоения дисциплины.

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих общекультурных и профессиональных компетенций:

способности владеть культурой мышления, умение аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-1);

способности понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности (ОК-5);

способности осознать социальную значимость своей будущей профессии, обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК-9);

способности работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-12);

способности к работе с информацией из различных источников, включая сетевые ресурсы сети Интернет, для решения профессиональных и социальных задач (ОК-15);

способности к интеллектуальному, культурному, нравственному, физическому и профессиональному саморазвитию, стремление к повышению своей квалификации и мастерства (ОК-16);

способности демонстрации общенаучных базовых знаний естественных наук, математики и информатики, понимание основных фактов, концепций, принципов теорий, связанных с прикладной математикой и информатикой (ПК-1);

способности составлять и контролировать план выполняемой работы, планировать необходимые для выполнения работы ресурсы, оценивать результаты собственной работы (ПК-12).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

иметь представление о критериях разграничения между обыденным и научным познанием; соотношении между развитием информатики и вычислительной техники; особенностях компьютерных систем и их отличиях от других технических систем; формализации знаний; будущем вычислительной техники и программирования;

знать структуру информатики как научной дисциплины; этапы развития счетных устройств до 16 века; механический этап истории вычислительной техники; электромеханический этап истории вычислительной техники; предпосылки становления информатики как научной дисциплины; принципы функционирования машины Тьюринга; неймановские принципы построения архитектуры ЭВМ; особенности первого, второго, третьего и четвертого поколений вычислительной техники; особенности развития информатики в СССР; историю развития языков программирования; историю развития системного программного обеспечения; историю развития систем искусственного интеллекта.

7. Общая трудоемкость дисциплины.

4 зачетных единиц (144 академических часа)

8. Формы контроля.

Промежуточная аттестация: зачет, экзамен (7, 8 семестр).

9. Составитель – к. т.н., доцент

Дисциплины и курсы по выбору студента

15. «Теория параллельных вычислений»

1. Место дисциплины в структуре основной образовательной программы (ООП)

Теория параллельныx вычислений - комплексное научное направление, имеющее междисциплинарный характер, активно содействующее развитию других научных направлений и тем самым выполняющее интегративную функцию в системе наук.

Дисциплина относится к дисциплинам и курсам по выбору студента базовой части учебного цикла Б.2 – Математический и естественнонаучный цикл. Дисциплина логически и содержательно-методически взаимосвязана с такими дисциплинами, как «Математический анализ», «Дифференциальные уравнения», «Алгебра и геометрия», «Численные методы», «Языки программирования».

2. Место дисциплины в модульной структуре ООП.

Дисциплина «Теория параллельных вычислений» является самостоятельным модулем.

3. Цель изучения дисциплины.

Целью изучения дисциплины является изучение базовых методов и средств параллельной обработки информации.

4. Структура дисциплины.

Дисциплина состоит из семи разделов. Раздел1. Введение: Методы и средства параллельной обработки информации – параллельные вычислительные методы, параллельные вычислительные системы, параллельное программирование. Параллелизм как фундаментальное и естественное свойство вычислений. Параллельная обработка в системах реального времени. Раздел 2. Параллельные выражения алгоритмов и параллельные программы: Векторизация последовательных выражений алгоритмов. Прямые выражения параллельных алгоритмов: программа с однократными присваиваниями, рекурсивные алгоритмы с глобальными и локальными связями, кадры, граф зависимостей (ГЗ), локализованный граф зависимостей. Разработка параллельных программ. Особенности параллельных программ в системах реального времени. Раздел 3. Методология канонического отображения: Методология проектирования, основанная на графах. Отображение алгоритма в граф зависимостей: инвариантность (однородность) ГЗ относительно сдвига, локализация связей в ГЗ, пример ГЗ для алгоритма свертки, локализация с включением промежуточных переменных, пример ГЗ для алгоритма авторегрессионной фильтрации. Отображение ГЗ в граф потока сигналов (ГПС): понятие ГПС, пример ГПС для свертки, назначение процессоров и планирование, допустимые линейные планы, типы планов. ГПС, инвариантные относительно времени; алгебраический подход к проекции ГПС; построение ГЗ по ГПС. Отображение ГПС в матричный процессор: типы матричных процессоров (систолический процессор, волновой процессор), примеры отображений для цифровых фильтров, умножение ленточных и прямоугольных матриц. Раздел 4. Методология обобщенного отображения ГЗ в ГПС: Назначение узлов и планирование. Типы проекций ГЗ (на примере для алгоритма исключения Гаусса-Жордана). Мультипроекция (на примере умножения ленточных матриц). Нелинейный план и нелинейное назначение (на примере каскадно последовательного умножения матрицы на вектор). Линейная проекция в ГПС с глобальной связью. Отображение с минимальным временем ожидания: план с минимальным временем ожидания, задача целочисленного программирования для определения минимального времени ожидания при фиксированном числе процессорных элементов, план с минимальным временем ожидания при фиксированном назначении узлов. Раздел 5. Систолические массивы: Определение систолических массивов. Свойства: синхронность, модульность и регулярность, пространственная и временная локальность, конвейеризуемость. Примеры: систолический массив для свертки и гексогональный массив для умножения ленточных матриц. Требования к систолическим структурам: простота и регулярность схемы, параллелизм и локальность связей, сбалансированность вычислений с вводом-выводом, схема разводки синхросигналов. Раздел 6. Отображение ГЗ и ГПС в систолические массивы: Непосредственное отображение ГЗ в систолическую схему. Процедура систолизации сечением. Процедура ресинхронизации сечением: масштабирование времени, перемещение задержки, процедура систолизации. Примеры: систолические массивы для умножения матриц, ресинхронизация в систолических массивах для сортировки и свертки, систолические массивы для поразрядной обработки. Раздел 7. Анализ производительности и оптимизация структуры: Критерии оптимальности, структуры с минимальным временем вычислений, схемы с минимальным конвейерным тактом. Оптимизация на этапах разработки ГЗ, ГПС и систолизации. Процедура минимизации числа элементов задержки. Многоскоростная систолическая схема. Повышение эффективности использования процессорных элементов: конвейер с чередованием, разделение процессора, требование одинаковых времен обработки для процессорных элементов.

5. Основные образовательные технологии.

В учебном процессе используются следующие образовательные технологии: по организационным формам: лекции, практические занятия; по преобладающим методам и приемам обучения: объяснительно-иллюстративные и проблемные.

6. Требования к результатам освоения дисциплины.

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих общекультурных и профессиональных компетенций:

способности владеть культурой мышления, способности к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);

способности использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования (ОК-11);

способности владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения и переработки информации (ОК-12);

способности работать с компьютером как средством управления информацией (ОК-13);

способности работать с компьютером в глобальных компьютерных сетях (ОК-14);

способности понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны (ОК-18);

В результате изучения дисциплины обучающийся должен:

знать алгоритмы и особенности численной реализации рассматриваемых методов,

приближенные методы для решения конкретных задач, возникающих в научно-технической практике, методы распараллеливания;

уметь применить рассматриваемые методы к решению задач математической физики, работать на персональном компьютере, пользоваться операционной системой и основными офисными приложениями, использовать при изучении других дисциплин математический аппарат, расширять свои математические познания, работать на персональном компьютере, пользоваться операционной системой и основными офисными приложениями, интерпретировать явления профессиональной области при помощи соответствующего теоретического аппарата, составлять алгоритмические модели явлений и процессов предметной области на основе стандартных алгоритмических конструкций, составлять программы на языке высокого уровня для реализации составленных алгоритмических структур, работать с современными вычислительными программными средствами;

владеть методами практического использования современных компьютеров для обработки информации, культурой мышления, умением аргументировано и ясно строить устную и письменную речь, основами профессиональной разговорной речи, навыками построения и исследования математических моделей явлений предметной области;

7. Общая трудоемкость дисциплины.

4 зачетные единицы (144 академических часов).

8. Формы контроля.

Промежуточная аттестация - 1 экзамен (6 семестр)

9. Составитель.

Старший преподаватель кафедры ВМ

15.Х «Машинные методы решения прикладных задач с неклассическими условиями»

Место дисциплины в структуре основной образовательной программы (ООП).

Дисциплина относится к блоку Б3.ДВ –дисциплины и курсы по выбору студента, устанавливаемые вузом.

Дисциплина изучается в 5 семестре.

Дисциплина логически и содержательно-методически взаимосвязана с такими дисциплинами, как «Математический анализ», «Дифференциальные уравнения», «Численные методы» .

2. Место дисциплины в модульной структуре ООП.

Дисциплина относится к блоку Б2.ДВ –дисциплины и курсы по выбору студента, устанавливаемые вузом.

Дисциплина изучается в 6 семестре.

Дисциплина логически и содержательно-методически взаимосвязана с такими дисциплинами, как «Математический анализ», «Дифференциальные уравнения», «Численные методы» .

3. Цель изучения дисциплины.

Целью преподавания дисциплины является ознакомление студентов с машинными методами решения прикладных граничных задач для обыкновенных дифференциальных уравнений третьего порядка, возникающих в процессе познания реального мира посредством математического моделирования.

Задача изучения дисциплины – получение практических навыков по математическому моделированию прикладных граничных задач для обыкновенных дифференциальных уравнений третьего порядка и разработке алгоритмов их численной реализации на ЭВМ

4. Структура дисциплины.

№ Раздела	Наименование раздела	Содержание раздела	Форма текущего контроля
1	2	3	4
1	Введение. Метод функции Грина решения линейных модельных задач для обыкновенных дифференциальных уравнений третьего порядка	Постановка граничных задач для модельного уравнения. Метод функции Грина решения модельных граничных задач с классическими и неклассическими условиями для обыкновенных дифференциальных уравнений третьего порядка при отсутствии и наличии источников(стоков) переносимой субстанции	Коллоквиум (К), рубежный контроль (РК), тестирование (Т)
2	. Метод квазилинеаризации решения модельных задач для нелинейного обыкновенного дифференциального уравнений третьего порядка с классическими условиями	Метод Ньютона решения нелинейных уравнений. Свойство монотонности. Квадратичная сходимость. Квазилинейные задачи для нелинейного обыкновенного дифференциального уравнений третьего порядка с классическими условиями. Разностные методы решения квазилинеаризованных модельных граничных задач для уравнения с сосредоточенным источником (стоком) переносимой субстанции	Коллоквиум, рубежный контроль, тестирование
3	. Метод квазилинеаризации решения модельных задач для нелинейного обыкновенного дифференциального уравнений третьего порядка с неклассическими условиями	Квазилинейные задачи для нелинейного обыкновенного дифференциального уравнений третьего порядка с неклассическими условиями Скодимость метода квазилинеаризации Разностные методы решения квазилинеаризованных модельных граничных задач с неклассическими условиями	Коллоквиум, рубежный контроль, тестирование

5. Основные образовательные технологии.

В связи с тем, что формами аудиторных занятий по курсу являются лекции и лабораторные работы целесообразно использовать следующие формы:

- проблемная лекция (ПЛ);

- лекция-беседа (ЛБ);

- лекция-дискуссия (ЛД);

- лекции с разбором конкретных ситуаций (ЛРКС);

- лекция-визуализация (ЛВ);

- лекции с заранее запланированными ошибками (ЛЗЗО);

5.1 Интерактивные образовательные технологии, используемые в аудиторных занятиях

Семестр	Вид занятия (Л)	Используемые интерактивные образовательные технологии	Количество Часов
6	Л	ПЛ, ЛЗЗО, ЛБ, ЛРКС	12
Итого:	12